5.5连续系统的串联校正

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1、5.5连续系统串联校正5.5.1实验目的1.通过实验掌握用频率特性法分析自动控制系统的动态特性，研究串联校正装置对系统的校正作用，并学习调试校正参数的方法。2.熟悉和掌握系统过渡过程的测量方法。3.进一步学习用Multisim、MATLAB仿真软件对实验内容中的电路进行仿真。5.5.2实验原理当系统的开环增益满足其稳态性能的要求后，它的动态性能一般都不理想，甚至会发生不稳定。为此需在系统中串接校正装置，既使系统的开环增益不变，又使系统的动态性能满足要求。按希望对数幅频特性对系统进行串联校正,是一种既简单又有一定准确性的工程设计方

2、法。希望对数幅频特性是按规定的性能指标绘制的，它就是校正后系统的特性。这种方法可以综合任何一种形式的校正装置(有源，无源)，因此，在设计自动控制系统中，使用范围很广，但是它只适用于最小相位系统，因为最小相位系统的对数幅频特性和相频特性之间有确定性关系，按幅频特性的形状就能确定系统瞬态响应的特性。综合的步骤举例说明如下：(1)根据规定的性能指标绘制希望对数幅频特性，并绘制原系统的对数幅频特性，如图5.5.1所示，实线为原系统特性，虚线为希望特性.图5.5.1系统希望频率特性图（2）将它们进行比较，求出校正装置的对数幅频特性；（3）

3、确定校正装置的型式和参数。设希望的开环传递函数为，原系统的传递函数为，串联校正装置的传递函数为，于是有：即其对数幅频特性是：式中－原系统对数幅频特性－校正后的希望对数幅频特性－校正装置的对数幅频特性上式说明，给出希望对数幅频特性和原系统的对数幅频特性后，故可得到校正装置的对数幅频特性。5.5.3实验内容1.串联超前校正系统超前模拟电路如图5.5.2所示，串联超前校正电路结构框图如图5.2.3所示。图中开关K断开对应未校正情况，接通为对应超前校正。观测校正前后系统的阶跃响应。图5.5.2串联超前校正电路图5.2.3串联超前校正电路

4、结构框图图中的传递函数是：校正前校正后2.串联滞后校正串联滞后校正模拟电路如图5.5.4所示，滞后校正电路结构框图如图5.5.5所示。图中开关K断开对应未校正情况，接通为对应滞后校正。观测校正前后系统的阶跃响应。图5.5.4滞后校正电路图5.5.5滞后校正电路结构框图图中的传递函数是：校正前校正后3.串联超前－滞后校正串联超前－滞后校正模拟电路如图5.5.6所示，串联超前－滞后校正模拟电路框图如图5.5.7所示。图中开关K1和K2同时断开对应未校正情况，同时接通为对应串联超前－滞后校正。观测校正前后系统的阶跃响应。图5.5.6串

5、联超前－滞后校正模拟电路图5.5.7串联超前－滞后校正模拟电路结构框图图中的传递函数是：校正前校正后5.5.4实验步骤1.测试系统与计算机的连接（1）启动计算机，在桌面双击图标[自动控制实验系统]运行软件。（2）测试计算机与实验箱的通信是否正常，通信正常继续。如通信不正常查找原因使通信正常后才可以继续进行实验。2.串联超前校正系统实验步骤（1）连接被测量典型环节的模拟电路（图5.5.2串联超前校正电路），电路的输入R(S)接A／D、D／A卡的D/A1输出，电路的输出C(S)接A／D、D／A卡的A/D1输入。检查无误后接通电源。(

6、2)选中[实验课题一连续系统串联校正一超前校正]菜单项，鼠标点击将弹出参数设置窗口。系统加入阶跃信号。参数设置完成后鼠标点击确认，测量系统阶跃响应，并记录超调量σ%和调节时间ts。(3)开关K接通，重复（2）的步骤，将两次所测的波形进行比较。3.串联滞后校正系统实验步骤（1）连接被测量典型环节的模拟电路（图5.5.4串联滞后校正电路），电路的输入R(S)接A／D、D／A卡的D/A1输出，电路的输出C(S)接A／D、D／A卡的A/D1输入。检查无误后接通电源。(2)选中[实验课题一连续系统串联校正一滞后校正]菜单项，鼠标点击将弹出

7、参数设置窗口。系统加入阶跃信号。参数设置完成后鼠标点击确认，测量系统阶跃响应，并记录超调量σ%和调节时间ts。(3)开关K接通，重复（2）的步骤，将两次所测的波形进行比较。4.串联滞后校正系统实验步骤（1）连接被测量典型环节的模拟电路（图5.5.6串联滞后校正电路），电路的输入R（S）接A／D、D／A卡的D/A1输出，电路的输出C(S)接A／D、D／A卡的A/D1输入。检查无误后接通电源。(2)选中[实验课题一连续系统串联校正一超前滞后校正]菜单项，鼠标点击将弹出参数设置窗口。系统加入阶跃信号。参数设置完成后鼠标点击确认，测量系

8、统阶跃响应，并记录超调量σ%和调节时间ts。(3)开关K接通，重复（2）的步骤，将两次所测的波形进行比较。5.5.5仿真实验1.Multisim仿真实验（1）在Multisim仿真平台上建立如图5.5.8（a）所示串联超前校正电路。图5.5.8(b)测出的是校正